Возьмите фонарик — подойдет даже тот, что в вашем телефоне, — включите его и приложите подушечку указательного пальца к лампочке. Видите это красное свечение? Вы можете подумать, что это как-то связано с кровью, но вы ошибаетесь. Это фотоны красного света, которые бродят внутри вашего пальца в поисках места, где можно осесть.
Этот простой эксперимент — ключ к одному из самых глубоких и удивительных биологических открытий последних лет. «Свет — это питательное вещество», — говорит Боб Фосбери, который был астрофизиком в Европейской южной обсерватории, прежде чем переключился на биологию света. Это, безусловно, верно для растений, которые используют свет для выработки углеводов. Но оказывается, что это верно и для животных и грибов, которые используют свет до сих пор недооцененным образом. Все живые организмы, включая нас, питаются солнечной энергией.
Давно известно, что солнечный свет жизненно важен для жизни на Земле. Но тот факт, что свет также используется для смазки механизмов метаболизма, только-только становится очевидным. Длинные волны, которые соответствуют красному и инфракрасному (ИК) свету, особенно полезны для выработки энергии и легко доступны из таких источников, как солнечный свет и лампы накаливания.
История начинается в начале 2000-х годов с повсеместного внедрения двух ныне широко распространенных технологий повышения энергоэффективности. Первой из них стал светодиод (LED), который в значительной степени заменил энергозатратные лампы накаливания.
Хотя это изменение помогло сэкономить энергию, оно имело и другие непредвиденные последствия.
Второй технологией стало оконное стекло, которое фильтрует инфракрасное излучение и предназначено для предотвращения утечки тепла из зданий или в них. Все это вместе взятое резко сузило спектр света, которому мы подвергаемся в помещениях — среде, где большинство людей проводят до 90 % своего времени. «Мы потеряли около 95 % спектра, — говорит нейробиолог Глен Джеффри из Университетского колледжа Лондона. — Внезапно, без предупреждения, — бац! — исчезли длинные волны. И это проблема».
На протяжении большей части истории человечества эти длинные волны света были неизбежны. Дневной свет богат видимым красным светом с длиной волны от 650 до 750 нанометров. Он также излучает огромное количество невидимого (по крайней мере, для нас) инфракрасного излучения с длиной волны до 2500 нанометров.
Люди, которые проводят большую часть дня на улице, естественным образом подвергаются воздействию этих длинных волн, даже если они полностью одеты. Когда длинноволновое излучение попадает на тело человека, оно проходит сквозь одежду и проникает глубоко в ткани (в отличие от коротковолнового излучения, например ультрафиолетового, которое поглощается одеждой, поэтому одежда помогает предотвратить солнечные ожоги).
Красный и инфракрасный свет также присутствуют в лунном свете и отблесках костра. Раньше и в помещениях было много света с такими длинами волн — от солнечного света, проникающего через окна, или от таких источников света, как открытый огонь, свечи, масляные и газовые лампы.
Изобретение электрического освещения ничего не изменило, поскольку спектр лампы накаливания очень близок к спектру солнечного света.
Но внедрение энергоэффективного освещения и окон лишило нас более длинных волн спектра.
Стекло, которое фильтрует инфракрасное излучение, очевидно, блокирует эту часть солнечного света, и хотя светодиоды излучают много видимого света, они не излучают ничего за пределами диапазона 750 нм.
«Светодиоды полностью непрозрачны для инфракрасного излучения», — говорит Фосбери. Скотт Циммерман, основатель компании по производству осветительных приборов Silas Inc. в Нью-Джерси, который сотрудничает с Фосбери и Джеффри, называет светодиодное освещение «ультраобработанным» — по аналогии с ультраобработанными продуктами.
Сочетание ультраобработанного света и современного стекла приводит к тому, что среднестатистический человек сегодня получает гораздо меньше длинноволнового света, чем его предки.
В то же время растет число таких заболеваний, как ожирение, диабет 2-го типа, деменция и онкологические заболевания на ранних стадиях. Обычно в этом винят неправильное питание и недостаток физической активности. Но, по мнению Фосбери, Джеффри и других ученых, это лишь часть проблемы. Другая причина, возможно, главная, — недостаток красного света. «Причин много, но я все больше склоняюсь к мысли, что свет — самая фундаментальная и доминирующая из них, — говорит Фосбери. — И, вероятно, решить эту проблему проще всего».
Чтобы понять, почему свет так важен, нам снова придется вернуться в прошлое, в Советский Союз конца 1980-х годов, где в Академии наук СССР в Москве биофизик по имени Тийна Кару экспериментировала с красным и ближним инфракрасным светом в качестве метода лечения.
Она обнаружила, что они полезны для заживления ран и снятия боли, и задалась вопросом, каков механизм их действия. В конце концов она пришла к выводу, что дело не в энергии метаболизма, а именно в скорости, с которой митохондрии в клетках организма вырабатывают молекулу под названием АТФ. Она обнаружила, что красный свет ускоряет этот процесс.
По словам Джеффри, работы Кару так и не нашли широкой аудитории, главным образом потому, что она была не с той стороны «железного занавеса». Но она была права, и сегодня терапия красным светом применяется повсеместно для ускорения заживления ран и лечения кожных заболеваний, выпадения волос, когнитивных нарушений, хронических болей, остеоартрита и многого другого.
По словам Джона Митрофаниса, невролога из Университета Гренобль-Альпы во Франции, доказательства ее эффективности неоднозначны, но их становится больше. Существует множество споров о правильных дозах и длинах волн, но исследователи сходятся во мнении, что его действие опосредовано митохондриями.
Ключевую роль в этом играет цепь переноса электронов — сложный и тщательно выверенный метаболический процесс, в ходе которого электроны с высокой энергией передаются по цепочке белков, образуя АТФ.
АТФ — это основная энергетическая валюта в биологии, аналогичная деньгам в экономике. Когда клетке нужна энергия для выполнения какой-либо задачи — например, для синтеза новых белков, — она использует АТФ.
Когда митохондрии освещаются красным или инфракрасным светом, цепь переноса электронов работает немного быстрее и вырабатывается больше АТФ — этот процесс Фосбери называет «фотометаболизмом».
Точный механизм ускорения выработки АТФ до сих пор вызывает споры, но точно известно, что в больных клетках часто не хватает АТФ, поэтому его выработка может восполнить дефицит. По словам Джеффри, это объясняет пользу терапии красным светом.
Это также объясняет, почему лишение организма красного света может быть вредным. Джеффри отмечает, что все живое на Земле эволюционировало в среде, богатой красным и инфракрасным светом, но сейчас люди в основном живут в среде, лишенной этих длин волн. В результате выработка АТФ замедляется. В довершение ко всему мы наполняем наши дома более короткими волнами в виде синего света от экранов и светодиодов. Синий свет подавляет выработку АТФ, замедляя цепь переноса электронов. Проигрыш за проигрышем.
Последствия могут быть коварными. Фосбери сравнивает длинноволновый свет с витамином и называет последствия его недостатка «цингой XXI века» — отсылкой к болезни, вызванной дефицитом витамина С, от которой в XVIII веке умирали и страдали десятки тысяч моряков. Как и цинга, она подкрадывается незаметно. «Это то, что накапливается с течением времени», — говорит Джеффри.
Доказано, что пользу приносит не только пребывание на свежем воздухе в целом, но и красный свет в частности. Одним из симптомов «цинги XXI века» является повышенный уровень сахара в крови, который, если его не контролировать, может привести к диабету второго типа.
Это происходит из-за замедления работы цепи переноса электронов, которая сжигает глюкозу в качестве основного топлива. Пару лет назад Джеффри показал, что 15-минутный сеанс воздействия красным светом снижает скачок уровня сахара в крови после приема большой дозы глюкозы. Он также проводил эксперименты в реальных условиях в офисах Университетского колледжа Лондона, где не было окон, а освещение было светодиодным.
Когда он добавил длинноволновый свет от тусклой лампы накаливания, то обнаружил, что у сотрудников в среднем был ниже уровень сахара в крови, чем у их коллег, работавших при чистом светодиодном освещении.
«Красный свет запускает митохондрии», — говорит Джеффри. Исследование, опубликованное в январе, выявило нечто подобное: ученые из Маастрихтского университета в Нидерландах подвергли 13 человек с диабетом 2-го типа воздействию светодиодного освещения в течение 4.5 полных рабочих дней в офисной обстановке, а затем в течение 4.5 дней — воздействию естественного освещения в том же месте. В светлое время суток участникам исследования удавалось гораздо лучше контролировать уровень сахара в крови.
Подробнее Могут ли добавки с магнием улучшить сон, повысить энергичность и концентрацию?
Джеффри также обеспокоен другими заболеваниями и проблемами со здоровьем, которые обычно ассоциируются со старением, особенно нейродегенеративными заболеваниями.
По его словам, одной из причин их возникновения является митохондриальная дисфункция, которая эффективно провоцируется недостатком красного света. Клинические испытания показали, что ближний инфракрасный свет может замедлить возрастные когнитивные нарушения.
Недавнее исследование, в котором приняли участие почти 88 000 человек старше 60 лет, показало, что в течение восьми лет у тех, кто проводил больше времени при дневном свете, значительно реже развивалась деменция, хотя причины этой взаимосвязи до конца не изучены. Тем временем Митрофанис показал, что красный свет может предотвратить развитие болезни Паркинсона у приматов.
Недостаток дневного света также связывают с развитием рака и сердечно-сосудистых заболеваний. Когда дерматолог Ричард Уэллер из Эдинбургского университета в Великобритании и его коллеги проанализировали данные более чем 400 000 взрослых в рамках исследования, результаты которого еще не опубликованы, они обнаружили, что люди, которые чаще подвергаются воздействию ультрафиолета — косвенному показателю воздействия солнечного света в целом, — реже умирают от рака и сердечно-сосудистых заболеваний.
На самом деле, по словам Митрофаниса, успех терапии красным светом может быть связан с восполнением дефицита красного света. «Возможно, все, что мы делаем, — это восстанавливаем процессы, которые нарушились из-за того, что мы постоянно находимся в помещении и подвергаемся воздействию синего света».
Тот факт, что длинноволновый свет ускоряет выработку энергии, не является счастливой случайностью. Фосбери и Джеффри утверждают, что это конструктивная особенность живых систем. По их словам, жизнь эволюционировала таким образом, чтобы питаться этим некогда обильным ресурсом и максимально эффективно вырабатывать АТФ. «Жизнь на Земле развивалась под воздействием солнечного света на протяжении 4 миллиардов лет и прекрасно адаптировалась к его свойствам», — говорит Фосбери.
Одна из таких адаптаций — способность улавливать и накапливать фотоны. «Организм буквально устроен так, чтобы поглощать как можно больше инфракрасного излучения», — говорит Циммерман. По его словам, количество световой энергии, которую мы получаем каждый день, ошеломляет. «Солнечный свет — это основной источник энергии для организма. Его как минимум в два, а то и в три раза больше, чем энергии, получаемой с пищей».
Когда солнечный свет попадает в организм, он рассеивается, многократно отражаясь от клеток и органелл — возможно, десятки или сотни раз, по словам Фосбери, — пока не достигнет молекулы, которая может его поглотить, высвобождая при этом энергию. Такое рассеяние означает, что фотон красного или инфракрасного света остается внутри организма гораздо дольше, чем если бы он прошел насквозь. Именно это вы видите, когда подносите палец к фонарику.
Конечный пункт назначения фотона определяется случайным образом, но иногда он поглощается компонентом цепи переноса электронов. В настоящее время ученые выясняют, играют ли молекулы воды в митохондриях ключевую роль в преобразовании света в энергию.
Когда они поглощают энергию фотона, то начинают вибрировать быстрее и облегчают движение электронов по цепи. Примечательно, что, по словам Фосбери, на каждом этапе цепи электроны должны преодолеть энергетический барьер примерно в 0,75 электронвольта, что почти соответствует энергии фотона длинноволнового света. Без красного света, к которому мы эволюционно приспособились, мы получаем гораздо меньше энергии.
Тем, кто работает в современных офисах, Джеффри рекомендует купить светильник с диммером и поставить его на стол с лампочкой накаливания — если, конечно, вам разрешат. «Даже когда [лампочка накаливания] горит очень, очень, очень тускло, она все равно излучает огромное количество инфракрасного излучения», — говорит он. Какой-то конкретной волшебной длины волны не существует, поэтому красный светодиод, скорее всего, будет лучше, чем полное отсутствие красного света, но он и близко не сравнится по эффективности с красным светом полного спектра от ламп накаливания или солнечного света.
По словам Джеффри, по-настоящему изменить ситуацию могло бы изменение подхода людей, которые проектируют современные здания и управляют ими. Стремление к энергоэффективности похвально, но оно приводит к непредвиденным негативным последствиям. И в любом случае энергоэффективность не требует жертв.
Да, лампы накаливания крайне неэффективны как источник видимого света, поскольку излучают в основном инфракрасное излучение, то есть тепло. Но энергопотребление сильно затемненной лампы накаливания не выше, чем у светодиодной, так что никаких дополнительных затрат нет, а экономия огромна — в виде более здоровой рабочей силы. «Мы можем многое сделать для общественного здравоохранения, просто вернув в офис длинноволновое излучение, которого вам не хватает», — говорит Джеффри.
«Нам действительно нужны перемены, — говорит Алистер Нанн, научный директор Фонда Гая в Лондоне, который поддерживает исследования в области квантовой биологии и ее применения в медицине. — Сейчас все идут по пути “давайте купим побольше светодиодов”, но это не принесет нам никакой пользы».
Налицо признаки институциональных изменений, и, что вполне закономерно, в авангарде этого процесса находятся больницы. Исследования показали, что инфракрасное освещение в больничных палатах приводит к улучшению клинических показателей, в том числе к сокращению сроков пребывания в стационаре.
Давно известно, что пациенты, у которых есть доступ к дневному свету, в среднем выписываются раньше, чем те, кто находится в палатах без окон. Теперь некоторые больницы принимают меры.
Джеффри и его команда недавно провели исследование отделения интенсивной терапии в больнице Королевского колледжа в Лондоне. «Это красивое здание, но в нем совершенно нет длинноволнового света, — говорит он. — Я сказал им: «Конечно, я беспокоюсь за ваших пациентов, но я беспокоюсь и за ваш персонал».»
Руководство больницы прислушалось к его словам и в мае открыло новую палату на шесть мест под открытым небом на крыше. По словам Джеффри, еще две лондонские больницы рассматривают возможность размещения пациентов в отделениях интенсивной терапии на открытом воздухе. «Думаю, они последуют этому примеру, потому что не могут себе этого позволить».
И даже если вы не пациент в отделении интенсивной терапии, вы не можете позволить себе рискнуть и заработать цингу XXI века из-за постоянного употребления полуфабрикатов. «Можно прожить жизнь без красного света, — говорит Джеффри, — но без него вы не сможете вести здоровый образ жизни».
Автор: Грэм Лоутон, NewScientist
10.08.2026
